El equilibrio líquido-vapor del tiofeno: desarrollo potencial molecular y simulación de la interfase

Abstract

The present investigation arises from the importance of reducing sulfur compounds (also called sulfur compounds) such as thiophene, present in petroleum. Due to reactive atmospheric processes, the sulfur released in fuel combustion It causes great harm to our planet and to ourselves. Then the need arises develop new and more efficient desulfurization processes, as an alternative to current methods; like hydrodesulfurization. These processes are an important part of the refining process, not only for the damage caused to the biosphere when Sulfur compounds are burned but by safety standards and allowable limits increasingly stringent both nationally and internationally. Molecular dynamics simulations of pure thiophene liquid and vapor coexistence have been made in order to study the interfacial and volumetric properties of this molecule. The simulations were carried out using a new molecular potential developed in this work, this potential is the result of calculations that use the theory of Density functionalities for intramolecular and intermolecular interactions (electrostatic), as well as the parameters of Van der Waals type interactions of a Generalized molecular potential. The liquid-vapor interfaces were simulated at temperatures between 300 and 500 K, while interfacial properties such as voltage and thickness of the interface obtained from these simulations. The densities of the saturated liquid, as well as the densities and the pressures of the vapor phase were also calculated. All the properties were in comparison with the experimental data available. The saturation densities also were calculated with the Peng-Robinson equation of state and compared with simulation and experimental results.

La presente investigación nace a partir de la importancia de la reducción de compuestos sulfurados (también llamados azufrados) como el tiofeno, presentes en el petróleo. Debido a los procesos reactivos atmosféricos, el azufre liberado en la quema de combustibles ocasiona gran daño a nuestro planeta y a nosotros mismos. Surge entonces la necesidad de desarrollar nuevos y más eficientes procesos de desulfuración, como una alternativa a los métodos actuales; tales como la hidrodesulfuración. Estos procesos son una parte importante del proceso de refinación, no solo por los daños ocasionados a la biosfera cuando los compuestos azufrados son quemados sino por las normas de seguridad y límites permisibles cada vez más estrictos tanto a nivel nacional como internacional. Simulaciones de dinámica molecular de la coexistencia líquido-vapor de tiofeno puro han sido realizadas a fin de estudiar las propiedades interfaciales y volumétricas de esta molécula. Las simulaciones fueron llevadas a cabo usando un nuevo potencial molecular desarrollado en este trabajo, dicho potencial es el resultado de cálculos usando la teoría de funcionales de la densidad para interacciones intramoleculares e intermoleculares (electrostáticas) así como parámetros para las interacciones del tipo Van der Waals de un Potencial Molecular Generalizado. Las interfases líquido-vapor fueron simuladas a temperaturas entre 300 y 500 K, mientras que las propiedades interfaciales como la tensión y el grosor de la interfase fueron obtenidas de éstas simulaciones. Las densidades del líquido saturado, así como las densidades y presiones de la fase vapor también fueron calculadas. Todas las propiedades fueron comparadas con los datos experimentales disponibles. Las densidades de saturación también fueron calculadas con la ecuación de estado de Peng-Robinson y se compararon con los resultados de simulación y los experimentales.